[發明專利]基于超外差式隨機共振檢測系統的裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201210589481.5
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103067107A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊澤坤;石碩;楊明川;顧學邁;許恩瑋;劉元芳;季錦杰;郭騰虎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B1/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.基于超外差式隨機共振檢測系統的裝置，其特征在于它包括混頻器（1）、放大器（3）、濾波器（4）、A/D轉換器（5）、引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6）和本振信號處理器（2）；

外部待測信號與所述混頻器（1）的待測信號輸入端相連，本振信號處理器（2）的載波信號輸出端與混頻器（1）的載波信號輸入端相連；所述混頻器（1）的混頻信號輸出端與放大器（3）的混頻信號輸入端相連，放大器（3）的混頻信號輸出端與濾波器（4）的混頻信號輸入端相連，濾波器（4）的降頻信號輸出端與A/D轉換器（5）的降頻信號輸入端相連，A/D轉換器（5）的降頻數據輸出端與引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6）的降頻數據輸入端相連，引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6）的峰譜數據輸出端與外部數據處理器（7）的峰譜數據輸入端相連；

所述引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6）包括雙穩態隨機共振系統（8）和補償系數模塊（9），所述補償系數模塊（9）的補償系數輸出端與隨機共振系統（8）的補償系數輸入端相連。

2.采用權利要求1所述的基于超外差式隨機共振檢測系統的裝置的檢測方法，其特征在于它包括如下步驟：

步驟一：將待測信號s(t)+n(t)輸入混頻器（1）；

所述待測信號s(t)+n(t)為混有高斯白噪聲的的原信號；原信號為s(t)=Acos(2πf₀t)，高斯白噪聲為n(t)；所述待測信號頻率的范圍為1Hz~9×10⁸Hz；

步驟二：本振信號處理器（2）從本振信號處理器（2）產生的載波信號v_c(t)的頻率下限開始抽取載波信號v_c(t)，抽取的頻率間隔為Δf，且Δf為非零任意值；獲得數個抽取的載波信號v_c(t)；

將每個抽取的載波信號v_c(t)與步驟一所述的待測信號s(t)+n(t)同時輸入混頻器（1），待測信號s(t)+n(t)輸入混頻器（1）的初始時刻為t=0；

所述本振信號處理器（2）產生的載波信號v_c(t)為v_c(t)=cos(2πf_ct)，且載波信號v_c(t)的頻率范圍與待測信號s(t)+n(t)的頻率范圍相同；

步驟三；將步驟二所述的抽取的數個載波信號v_c(t)分別與待測信號s(t)+n(t)進行混頻，獲得數個混頻信號；所述進行混頻的待測信號s(t)+n(t)為0.1秒時間周期的待測信號s(t)+n(t)；

所述每個混頻信號為[s(t)+n(t)]v_c(t)，經過混頻過程，分別獲得降頻信號x₁(t)、升頻信號x₂(t)與噪聲ξ(t)；所述降頻信號x₁(t)為升頻信號x₂(t)為x2(t)=12Acos[2π(f0+fc)t];]]>

步驟四：將步驟三獲得的數個混頻信號[s(t)+n(t)]v_c(t)分別輸入放大器（3），獲得放大后的數個混頻信號[s(t)+n(t)]v_c(t)；

步驟五：將步驟四獲得的放大后的數個混頻信號[s(t)+n(t)]v_c(t)分別輸入濾波器（4），獲得數個混頻信號[s(t)+n(t)]v_c(t)中的數個降頻信號x₁(t)；

步驟六：將步驟五所述的數個降頻信號x₁(t)輸入A/D轉換器（5），通過A/D轉換器（5）將降頻信號x₁(t)轉換為數個降頻信號x₁(t)的數字信號；

步驟七：將步驟六獲得的數個降頻信號x₁(t)的數字信號輸入引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6），引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6）將數個降頻信號x₁(t)的數字信號的峰譜幅度輸出至外部處理器（7）。

3.根據權利要求2所述的基于超外差式隨機共振檢測系統的裝置的檢測方法，其特征在于步驟七中所述引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6）的原理為：

隨機共振系統描述了過阻尼下布朗粒子受周期性信號和噪聲的作用在非線性系統中所發生的往復躍遷現象。描述粒子運動的方程-郎之萬方程為：

dxdy=ax-bx3+12Acos[2π(f0-fc)t]+ξ(t)]]>

引入積分補償的雙穩態隨機共振系統（6）為引入積分補償對隨機共振系統進行改進：

dxdy={ax-bx3+12Acos[2π(f0-fc)t]+ξ(t)}×Gain]]>

其中，Gain為積分補償系數，且Gain≥2π(f₀-f_c)。